DE19631945A1

DE19631945A1 - LCD-Projektor

Info

Publication number: DE19631945A1
Application number: DE19631945A
Authority: DE
Inventors: Henning Dipl Ing Suckel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-08-08
Filing date: 1996-08-08
Publication date: 1998-02-12

Description

Die Erfindung betrifft eine Projektionsanlage für Video-Signale (z. B. Fernsehen oder Computer), bei der eine Helligkeitsänderung, eines Bildpunktes, durch die Ausrichtung von Flüssigkristallen durch ein überlagertes elektrisches Feld und der damit einhergehenden Polarisation des Lichts, in Verbindung mit einem Polfilter konstanter Polarisationsrichtung. Video-Projektoren gibt es in zwei unterschiedlichen Grundtypen, zum einen mit Kathodenstrahlröhren (CRT), zum anderen mit Flüssigkristallen (LCD). Kathodenstrahlröhren besitzen eine Schicht, die beim Auftreffen eines Elektronenstrahls, leuchten. Ein Bild, welches durch Intensitätsmodulation und Ablenkung des Elektronenstrahls entsteht, kann mit einem Linsensystem auf eine Leinwand oder Mattscheibe projiziert werden. Bei einem LCD-Projektor wird Licht mit einer Lampe erzeugt, und mit einer dünnen Schicht aus Flüssigkristallen, welche sich zwischen zwei Elektroden befindet und einem Polarisationsfilter, in der Intensität moduliert. Das Anlegen einer elektrischen Spannung, an die Elektroden, bewirkt eine Ausrichtung der Flüssigkristalle nach dem elektrischen Feld. Dadurch ist die LCD-Schicht nur noch für Licht einer bestimmten Polarisationsrichtung transparent. Zusammen mit einem Polarisationsfilter mit konstanter Polarisationsrichtung, kann die Transparenz der Anordnung variiert werden. Eine Mattscheibe, die sich zwischen Lampe und der LCD-Schicht befindet, streut das Licht. Für die Erzeugung eines Bildes, ist für jeden Bildpunkt eine eigene Elektrode notwendig. Mit einem Linsensystem kann dieses Bild ebenfalls auf eine Leinwand oder Mattscheibe projiziert werden.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein LCD-Projektor, bestehend aus einer Lichtquelle mit konstanter Leistung, einem Kantenfilter, welcher das nicht sichtbare Licht (Infrarot sowie Ultraviolett) absorbiert, einer Mattscheibe die das von der Lichtquelle erzeugte Licht streut und somit für eine konstante Hintergrundbeleuchtung der Flüssigkristallschicht sorgt, der Flüssigkristallschicht, einem Polarisationsfilter sowie einem Linsensystem. Ein solcher Projektor wird z. B. von der Firma Sony hergestellt. Der Vorteil eines LCD-Projektors gegenüber einem Projektor mit Kathodenstrahlröhren ist, daß er keine Hochspannungsquelle und keine Ablenkspulen benötigt.

Neben diesen und anderen Vorteilen weisen LCD-Projektoren des oben aufgeführten Typs jedoch auch Nachteile auf. Da die Flüssigkristalle nur in einem bestimmten Temperatur-Fenster die gewünschten Eigenschaften besitzen, ist die Leistung der Lichtquelle nach oben begrenzt, da ein Teil des Lichtes in der Flüssigkristallschicht absorbiert wird, und diese dadurch erhitzt. Dies hat zur Folge, daß die Helligkeit bzw. die Größe des Bildes begrenzt ist. Gegenstand der Erfindung ist ein LCD-Projektor des oben genannten Typs, welcher bei einer großen Bildfläche eine ausreichende Helligkeit zur Verfügung stellt. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der Wärmeeintrag in die Flüssigkristallschicht durch eine insbesondere wärmeleitende Diamantschicht in eine Kühlflüssigkeit abgeführt wird. Ein erfindungsgemäßer LCD-Projektor weist folgenden Vorteil auf:
Durch die Abführung der Wärme aus der Flüssigkristallschicht kann die Leistung der Lichtquelle erhöht werden. Dadurch steht bei einer großen Bildfläche eine ausreichende Helligkeit zur Verfügung. Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Beispiels und mit Bezug auf die beiliegende Skizze näher erläutert.

Wobei die Skizze den Aufbau des Projektors von oben zeigt. Die Lichtquelle (11) besteht aus einer Glühlampe und ist in der Leistung konstant. Der Kantenfilter (9) absorbiert den nichtsichtbaren Teil (IR, UV) des von (11) erzeugten Lichts. Die weiße Mattscheibe (10) befindet sich unmittelbar auf der Glasscheibe (5), und streut das Licht. Zwischen der Glasplatte (5) und der Diamantschicht (3) befindet sich die etwa 6 µm dicke Schicht Flüssigkristalle (2). Auf der (2) zugewandten Seite von Glasscheibe (5), sowie auf der ebenfalls (2) zugewandten Seite der Diamantschicht (3), befindet sich eine metallisierte Schicht, die so dünn seien muß, daß sie für das sichtbare Licht transparent ist (<5 nm). Während die Metallisierung auf der Diamantschicht ganzflächig aufgebracht werden kann (gemeinsame Kathode), muß diese auf der Glasplatte (5) strukturiert sein, so daß für jeden Bildpunkt ein eigener Metallkontakt zur Verfügung steht. Bei einem Farbprojektor müssen selbstverständlich für jeden Bildschirmpunkt drei Kontakte zur Verfügung stehen, jeweils einer für Rot, Grün und Blau. Die dazu notwendigen Farbfilter (12) befinden sich auf der anderen Seite der Diamantschicht (3). Die Diamantschicht hat etwa eine Stärke von 10 µm. Um den Abstand der Diamantschicht zu der Glasplatte (5) konstant zu halten, kann die Glasplatte (5) oder die Diamantschicht (3) so strukturiert werden (z. B. mit Sauerstoff/Argon-Plasma), daß Stege mit entsprechender Breite zurückbleiben (auf der Skizze nicht eingezeichnet). Die Verbindung von Glasplatte (5) mit Diamantschicht (3) geschieht am zweckmäßigsten durch aufgeschleuderten Zweikomponenten-Kleber. Auf der anderen Seite der Diamantschicht befindet sich die Kühlflüssigkeit (1). Diese Kühlflüssigkeit darf selbstverständlich kein sichtbares Licht absorbieren und sollte in dem Arbeitstemperaturbereich (20-60° Celsius) einen möglichst konstanten Brechungsindex besitzen, da sie sich im optischen Strahlengang befindet. Die Kühlflüssigkeit (1) wird durch Konvektion oder eine geeignete Pumpe zwischen der Diamantschicht (3) und der Glasplatte (6) bewegt. Der Wärmeeintrag in die Kühlflüssigkeit wird durch die Halbleiterwärmepumpe (13) (Peltier-Element), einen entsprechenden Kühlkörper und einen Ventilator (14), abgeführt. Auf der anderen Seite der Glasscheibe (6) befindet sich der Polfilter (7). Vor dieser Anordnung befindet sich ein Linsensystem (8), welches das Bild an eine Leinwand projiziert. Befindet sich der Polfilter (7) wie beschrieben, hinter (aus Sicht der Lampe (11)) der Flüssigkristallschicht (2), so ist der Wärmeeintrag in die Flüssigkristallschicht (2) nicht abhängig von der Polarisationsrichtung der Flüssigkristallschicht (2) und somit konstant. Dadurch ist keine aufwendige Temperatur-Regelung für den Peltier-Kühler (13), notwendig.

Claims

1. LCD-Projektor bestehend aus einer Lichtquelle (11), einem Kantenfilter (9), der den nichtsichtbaren Lichtanteil von (11) absorbiert, einer Mattscheibe (10), einem Polarisationsfilter mit konstanter Polarisationsrichtung (7), einem Linsensystem (8), einer Flüssigkristallschicht (2), dadurch gekennzeichnet, daß diese durch eine transparente und insbesondere gut wärmeleitende Schicht (3) von der Kühlflüssigkeitsschicht (1) getrennt ist.

2. LCD-Projektor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wärmeleitende und transparente Schicht (3) durch eine insbesondere gut wärmeleitende Diamantschicht ausgeführt wird.

3. LCD-Projektor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Polfilter (7), aus Sicht der Lampe (11), hinter der Flüssigkristallschicht (2), angeordnet ist, so daß der Wärmeeintrag in die Kühlflüssigkeit (2) konstant ist.